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1、10申请公布号CN102356234A43申请公布日20120215CN102356234ACN102356234A21申请号200980158151722申请日20090513102009013311920090318DEF03D7/02200601F03D11/00200601H05K7/2020060171申请人苏司兰能源有限公司地址德国罗斯托克72发明人R维尔布兰特C拉里茨O维劳舒斯74专利代理机构北京市金杜律师事务所11256代理人郑立柱54发明名称用于风力涡轮机的驱动装置57摘要本发明涉及一种用于风力涡轮机的转动叶片9的驱动装置。该驱动装置包括用于调节该转动叶片的异步电机6、用于固。
2、定或制动该驱动单元6的、被安置在该电机驱动单元处的可电操作的制动器5以及供电装置2，通过该供电装置该异步电机可与三相电网相连接。该供电装置包括整流器21、反用整流器23以及直流电压中间电路。通常，为风力涡轮机的每个转动叶片都设有自身的驱动装置。对于应急情况，如组件或电压供电装置停止运转，一般来说都设有用于将转动叶片调节至运行安全的位置的应急运行供电装置35。由此产生了缺点，即多个不同的电组件是必要的。本发明的任务在于，提出一种改善的用于风力涡轮机的驱动系统以及具有用于调节转动叶片的该种驱动系统的风力涡轮机，其中现有技术中的缺点得以避免。依据本发明，该任务通过独立权利要求1的特征得以解决，即通过。
3、设有与中间电路相连接的直流电压调节器24的方式，其中通过该中间电路为制动器供电。通过由该中间电路为制动器供电能够省去用于制动器的附加的电压源，并且能够尤其简单地构造该制动器。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2011091686PCT申请的申请数据PCT/EP2009/0034032009051387PCT申请的公布数据WO2010/105647DE2010092351INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书7页附图2页CN102356244A1/2页21用于风力涡轮机的转动叶片9的驱动装置1，所述驱动装置包括至少一个具有用于调节所述转动叶片9的异。
4、步电机6的电机驱动单元7；用于固定或制动所述驱动单元6的、被安置在所述电机驱动单元7处的电可操作的制动器5，供电装置2，所述异步电机6通过该供电装置2可与三相电网连接；其中，所述供电装置2具有整流器21、反用整流器23以及直流电压中间电路22，并且，其中所述制动器5经由直流电压调节器24与所述直流电压中间电路22相连接。2根据权利要求1所述的驱动装置1，其特征在于，应急运行供电装置35与所述中间电路22相连接，并且能够借助于充电单元27以及充电控制系统26从所述中间电路22充电给所述应急运行供电装置35。3根据权利要求1或2所述的驱动装置1，其特征在于，所述供电装置2具有用于控制所述直流电压调。
5、节器24和/或所述充电控制系统的控制单元25。4根据权利要求3所述的驱动装置1，其特征在于，所述控制单元25与温度传感器50、51、52、53、54以及湿度传感器59、60相连接，并且至少设有用于冷却或加热所述供电装置2和/或所述应急运行供电装置35的空调和/或加热装置38、55、57，通过所述控制单元35所述空调和/或加热装置38、55、57是可控制的。5根据上述权利要求中任一项所述的驱动装置1，其特征在于，所述供电装置2、所述直流电压调节器24、所述控制单元25、所述充电控制系统26以及所述充电单元27被安置在逆变器单元20中。6一种逆变器单元20，包括整流器21、反用整流器23以及直流电。
6、压中间电路22，其中所述中间电路22通过所述整流器21是可供电的，并且，其中风力涡轮机的叶片调节装置的驱动单元7的异步电机6经由所述反用换流器23是可供电的，所述逆变器单元20还具有用于控制所述驱动单元7的电可操作的制动器5的直流电压调节器24、用于控制所述反用整流器23和所述直流电压调节器24的控制单元25，其中所述逆变器单元20与所述整流器21、所述反用整流器23、所述直流电压中间电路22、所述直流电压调节器24以及与所述控制单元24一起被构造为一个物理单元。7根据权利要求6所述的逆变器单元20，其特征在于，所述物理单元包括用于对外部应急运行供电装置35进行充电和监控的充电单元27和充电控。
7、制系统26。8根据权利要求7所述的逆变器单元20，其特征在于，所述物理单元包括用于监控内部环境的至少一个温度传感器50和湿度传感器59，并且此外设有用于附加的温度传感器和/或湿度传感器51、52、53、54、60的输入。9具有根据权利要求68中任一项所述的逆变器单元20的开关柜3。10根据权利要求8所述的开关柜3，包括用于冷却或加热所述逆变器单元20的空调和/或加热装置55。11一种风力涡轮机，具有安置在塔上的机器房的，具有可旋转地安置在所述机器房的转子，所述风力涡轮机包括轮毂3以及可旋转地安置在其上的转动叶片9，其特征在权利要求书CN102356234ACN102356244A2/2页3于，。
8、在所述轮毂3中设有至少一个根据上述权利要求中任一项所述的驱动装置1。权利要求书CN102356234ACN102356244A1/7页4用于风力涡轮机的驱动装置技术领域0001本发明涉及一种用于风力涡轮机的转动叶片的驱动装置。这种风力涡轮机包括具有轮毂的、可旋转地安装在机器房处的叶片，其中该转子具有用于调节至少一个可固定在该轮毂处的转动叶片的攻角的至少一个机电驱动装置。这个驱动单元具有用于调节转动叶片的异步电机、用于固定或制动所述驱动单元的、被安置在所述驱动单元处的电可操作的制动器以及供电装置，该异步电机通过该供电装置可与三相电网连接。该供电装置包括整流器，反用整流器以及直流电压中间电路。通常。
9、，为风力涡轮机的每个转动叶片都设有自身的驱动装置。对于应急情况，如组件或电压供电装置停止运转，一般来说都设有用于将转动叶片调节至运行安全的位置例如叶片位置的应急运行供电装置。背景技术0002DE10335575B4中描述了一种常规的电驱动装置。该叶片调节基于三相交流电动机以及频率变换器。该频率变换器由三相的交流电供电并且通过整流器提供直流电压中间电路。随后，由其供电给用于控制该三相交流电动机的反用整流器。对于应急供电，一般来说都设有电能源存储器，其供电给所述中间电路。0003在此产生了缺点，即为了能够安全地驱动具有异步电机、制动器和/或应急运行供电装置的驱动系统，多个不同的电组件是必要的。因为。
10、在风力涡轮机中安装空间是有限的，尤其是在轮毂中，所以多个组件显得尤其不利。发明内容0004本发明的任务在于，提出一种改善的用于风力涡轮机的驱动系统以及具有用于调节转动叶片的该种驱动系统的风力涡轮机，其中避免了现有技术中的缺点。0005依据本发明，该任务通过独立权利要求1的特征得以解决，即通过设有与中间电路相连接的直流电压调节器的方式，其中通过该中间电路为制动器供电。通过由该中间电路为制动器供电能够省去用于制动器的附加的电压源，并且能够尤其简单地构造该制动器。0006另一种实施形式公开了应急运行供电装置与中间电路相连接，并且能够借助于充电单元以及充电控制系统从中间电路给应急运行供电装置充电。由此。
11、用于给应急运行供电装置充电的另一电压源变得多余。0007此外还设有用于控制直流电压调节器和/或充电控制系统的控制单元。能够将该充电控制系统直接连接至该控制单元。0008该控制单元能够与至少一个温度传感器和/或湿度传感器相连接，并且此外还设有至少一个用于冷却或加热该供电装置和/或该应急运行供电装置的空调和/或加热装置，其中通过该控制单元可控制该空调和/或加热装置。0009本发明的一个尤其有利的实施公开了设有物理上一体的逆变器单元，其中安置有供电装置、直流电压调节器、充电单元、充电控制系统以及控制单元。以此极大地减小了驱说明书CN102356234ACN102356244A2/7页5动系统的部件复。
12、杂性，由此又明显地减少了生产的成本以及安装以及故障的易发性。0010本发明还公开了一种逆变器单元，其包括整流器、反用整流器以及直流电压中间电路，其中可通过该整流器为所述中间电路供电，并且，其中经由该反用整流器可为风力涡轮机的叶片调节装置的驱动单元的异步电机供电，该逆变器单元还具有用于控制用于所述驱动单元的电可操作的制动器的直流电压调节器、用于控制该反用整流器和该直流电压调节器的控制单元，其中该逆变器单元与该整流器、该反用整流器、该直流电压中间电路、该直流电压调节器以及与该控制单元一起被构造为一个物理单元。0011另一个实施公开了该物理单元包括用于对外部应急运行供电装置进行充电和监控的充电单元和。
13、充电控制系统。在此该物理单元包括用于监控内部环境的至少一个温度传感器和湿度传感器，并且此外还可以设有用于附加的温度传感器和/或湿度传感器的另外的输入。0012本发明还包括具有安置在塔上的机器房的、具有可旋转地安置在该机器房处的转子的风力涡轮机，该风力涡轮机包括轮毂以及可旋转地安置在其上的转动叶片，其中，在所述轮毂中安置有至少一个如上所述的驱动装置。附图说明0013说明书的附图中给出了本发明的另外的细节。附图中0014图1示出了具有驱动装置的、风力涡轮机的轮毂的示意图；以及0015图2示出了该驱动装置的简化的接线和布置图。具体实施方式0016图1示出了依据本发明的驱动装置1的一个实施形式，其中逆。
14、变器单元20被安置于在此未示出的风力涡轮机的轮毂3中的开关柜4中。该逆变器单元20经由电连接件32为转动叶片9的叶片调节装置的驱动单元7的异步电机6供电。该驱动单元7能够具有传动装置10，其中该传动装置10的驱动轴11直接与该异步电机9相连接，而从动轴12与小齿轮13相连接。小齿轮13啮合在与转动叶片9抗扭地相连接的链轮14上，其中转动叶片9借助于叶片轴承15绕其纵轴16可旋转地被安放在轮毂4中。0017图2示意地示出了该驱动系统1的逆变器单元20。在此该异步电机6经由供电装置2与电网10相连接。该逆变器单元20包括具有整流器21、直流电压中间电路22、反用整流器23、直流电压调节器24、控制。
15、单元25、充电控制系统26以及充电单元27的供电装置2。该逆变器单元20以精简的方式被构造为一个物理单元。该控制单元经由连接件28与风力涡轮机的控制装置相连接。0018整流器21与三相的电网29相连接并且提供中间电路22中的直流电压UZK。在此能够通过控制单元25经由连接件30主动地控制整流器21。也可考虑整流器的被动的实施。反用整流器23通过连接件32以三相交流电交流电为异步电机6提供合适的供电。在此借助于逆变器单元20的控制单元25的连接件31可控制反用整流器23。根据要求控制单元25也向反用整流器23确定，如何操作异步电机6。此外在驱动单元7处能够设有发送器，该发送器经由连接件33将转动。
16、叶片9的位置回报至控制单元25。如此，控制单元25、驱动单元7以及发送器一起适合于表示用于叶片调节的调节回路。说明书CN102356234ACN102356244A3/7页60019为了能够保持转动叶片9的所限定的期望位置而无需一直控制异步电机6，或者也为了制动驱动单元7和转动叶片9，在驱动单元7处安置有电磁制动器5。这个制动器5能够直接作用于异步电机6的或传动装置10的轴11并且被安置在那里。0020通过以下方式实现了一种可靠的实施，即在无电流状态下在制动器5中将不转动的摩擦件作用于与轴11抗扭地相连接的制动圆盘或制动鼓，其中弹簧件相对该制动圆盘或制动鼓挤压该摩擦件。由此造成的垂直力产生了所。
17、期望的制动或保持矩。优选地将制动器5安置在传动装置10的高速轴11处。0021制动器5优选地具有带有线圈的电磁的操作元件，该电磁操作元件适合于从制动圆盘或制动鼓克服弹簧装置的弹簧力而提升摩擦装置。为了释放该制动器5，必须通过直流电压调节器24给制动器5中的线圈馈电。为此控制单元25经由连接件34如此控制直流电压调节器24，以使得直流电压调节器24吸收来自直流电压中间电路22的电能，并且在制动器5的线圈处施加释放电压UL。如此设计直流电压调节器24，以使得该直流电压调节器24不依赖于中间电路中的电压UZK而提供恒定的释放电压UL。由此制动器5的安全的释放是可能的。0022一旦出现应急事件使得三相。
18、电网10不再有电能提供给供电装置2或者逆变器单元20并且必须使转动叶片9位于中间的位置，这能够是尤其重要的。在这种情况下，由直接与中间电路22相连接的应急运行供电装置35供电给中间电路22。一旦应急运行供电装置35的应急电压UN的电平不足以释放制动器5，那么就可能不能令转动叶片9行至中间位置。由此可能损坏整个设备。如果将直流电压调节器24构造为向上调节器HOCHSTELLER，那么即使较低的电压也能够释放制动器5。0023此外，能够如此构造直流电压调节器24，使得其能够为不同类型的风力涡轮机中的不同的制动器提供不同但各自恒定的释放电压。由此能够广泛且低成本地实现依据本发明的驱动装置1。0024。
19、此外，对于恒定的释放电压UL，能够较低成本地提供制动，这是因为只需将电磁的操作元件的线圈设计在一电压水平上，而不必容忍中间电路中的电压波动。优选地，将直流电压调节器24构造为向下调节器TIEFSTELLER。0025应急运行供电装置35包括用于存储电能的蓄能装置36，诸如例如电容器、超级电容器和/或蓄能器。应急运行供电装置35与中间电路22如此直接连接，使得在中间电路电压UZK的电压降至低于蓄能装置36的应急电压UN的情况下电能能够从应急运行供电装置35流至中间电路22。为此能够设有一个或两个二极管37。在正常运行中能够从中间电路22借助于充电单元27为蓄能装置36充电。0026充电控制系统2。
20、6经由连接件40能够控制充电单元27。能够以有利的方式直接将充电控制系统26集成至逆变器单元20的控制单元25中。还可以考虑的是如图2所示，将充电控制系统26设为逆变器单元20中的额外的物理单元。为了能够监控蓄能装置36的状态和应急电压UN，在中间连接限定的负载电阻的情况下蓄能装置36是能够短路的。为此一方面能够使用所谓的短路器电阻CHOPPERWIDERSTAND41，或者替代地能够使用外部测试电阻44。0027短路器电阻41在通常情况下用于降低中间电路22中的多余能量或者将其转换成热能。这种情况就是当由转动叶片9或者由转动叶片9的风压或惯性而移动驱动单元7时。说明书CN102356234A。
21、CN102356244A4/7页7在此异步电机6处于发电机的运行中，反用整流器23作为整流器起作用并且所产生的能量被供应至中间电路22。短路器电阻41随后由控制单元25或充电控制系统26经由连接件43和开关42接通至中间电路22。0028如果对应急运行供电装置35进行测试，充电控制系统26闭合开关42或45，由此经由短路器电阻41或外部测试电阻44将蓄能器36短路。在此确定的测量电压UME在测试电阻47处下降，该测量电压UME代表应急运行供电装置35的电压UN。充电控制系统26量取在测量电阻47处的测量电压UME，并且根据测量电压UME的电平经由连接件40将为蓄能器36充电的指示发送至充电单元。
22、27。如果测量电压UME推断出蓄能器36故障，那么充电控制系统26经由连接件49发回错误信息至控制单元25。在这种情况下控制单元25将该错误信息经由连接件28转发至风力涡轮机的控制装置，由此如果需要会将风力涡轮机关闭。0029控制单元25控制反用整流器23，该反用整流器23用于异步电机、直流电压调节器24的运行，以便释放制动器5和开启驱动单元7，并且控制单元25还控制充电控制系统26、以及充电单元27、短路器电阻41的开关42和/或外部测试电阻44的开关45。由于这个将整个控制过程格外有利地集成至逆变器单元20的控制单元25中，其中逆变器单元20自身在结构上又组合了不同的功能，因此实现了驱动装。
23、置1的非常有利的特性。0030继续这种集成思想，逆变器单元20能够具有温度控制系统。在此，在逆变器单元20的控制单元25处设有用于温度传感器50、51、52、53、54以及湿度传感器59、60的输入以及用于空调和/或加热装置的控制输出。0031图2示意地示出风力涡轮机的轮毂4，其中逆变器单元20被安置在轮毂4中的开关柜3中。温度传感器50和湿度传感器59被直接设在逆变器单元20中。因此持续地监控对于变换器21、变换器23、直流电压调节器24、充电单元27以及控制单元25来说极其重要的环境，以便保护敏感的电组件以防止过热和/或由于潮湿的短路和腐蚀。为此在开关柜3中安置有用于逆变器单元20的冷却或。
24、加热的空调和/或加热装置55。也可以考虑在开关柜3中安置另一温度传感器51。0032在轮毂4中也安置有应急运行供电装置35，该应急运行供电装置35具有温度传感器52和用于冷却或加热应急运行供电装置35的分离的空调和/或加热装置38。确定的蓄能装置的效能非常依赖于温度，尤其是对于蓄能器的情况，从而空调和/或加热装置38与温度传感器52的实施从根本上使应急运行供电装置35更加可靠。应急运行供电装置35的温度控制和操纵通过逆变器单元20中的控制单元25得以实现。0033与之相类似地，控制单元25也能够关于温度监控轮毂4中的其他组件。图1引出了在轮毂4中设有润滑剂装置56。该装置用于为叶片调节装置8的。
25、组件尤其是小齿轮13和链轮齿14提供润滑剂润滑油脂，以便预防过度的磨损。由于润滑剂的黏度的温度依赖性，因此在此设有至少一个另外的温度传感器53和加热装置57，该加热装置57也与控制单元25相连接。润滑剂供应装置57的泵58能够由控制单元25经由连接件48控制。0034优选地，在轮毂4中设有与逆变器单元20的控制单元25的输入相连接的温度传感器54和湿度传感器60，以便如此也能够监控轮毂4中的环境。0035对于温度的获取能够应用例如PT100元件。逆变器单元20应该具有至少如此多的温度输入，以至能够调控或监控不同的区域。0036一个有利的实施形式公开了借助于多路复用器将多个传感器在时间上切换地接。
26、说明书CN102356234ACN102356244A5/7页8至控制单元25。如果例如在控制单元25中设有用于8个温度信号的测量组件，以15秒的周期扫描每个传感器，那么每两分钟刷新每个温度值。然而，这由于缓慢的温度变化而不会有消极的影响。0037在所述的实施例中所公开的特征组合不应该限制地作用于本发明，而是不同的实施的特征也是可以相互组合的。0038附图标记0039说明书CN102356234ACN102356244A6/7页90040说明书CN102356234ACN102356244A7/7页10说明书CN102356234ACN102356244A1/2页11图1说明书附图CN102356234ACN102356244A2/2页12图2说明书附图CN102356234A。